PAQR3及與其相關(guān)疾病關(guān)系研究進(jìn)展

吳水梅　鄭　燕　劉茂生　李騰政　萬(wàn)　倩　張吉翔

(南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，江西　南昌　330006)

PAQR3及與其相關(guān)疾病關(guān)系研究進(jìn)展

吳水梅鄭燕劉茂生李騰政萬(wàn)倩張吉翔

(南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，江西南昌330006)

〔關(guān)鍵詞〕PAQR3；Raf；高爾基體；腫瘤

Tang等〔1〕第一次描述了PAQR3基因，它位于染色體4q21.21上，在大多數(shù)物種中編碼一種蛋白質(zhì)，具有高度保守性。雖然PAQR3基因在原核生物中首次發(fā)現(xiàn)，但已被證實(shí)存在于真核生物中〔2〕。與其他PAQR家庭成員不同，PAQR3相當(dāng)早從家庭中發(fā)脫離出來(lái)并顯示出相對(duì)獨(dú)立的分化〔1,2〕。人類PAQR3蛋白含有311個(gè)氨基酸殘基。RT-PCR評(píng)估人體組織PAQR3的mRNA表達(dá)水平顯示，在人的腦、睪丸、小腸、皮膚、胸腺中高表達(dá)，而小鼠的腎臟、腦、睪丸和肝中PAQR3 mRNA的表達(dá)量更高〔1,3〕。

內(nèi)源性和異位表達(dá)的PAQR3免疫熒光分析表明其定位與高爾基標(biāo)記物Golgin-97和GM130重疊，因此確認(rèn)PAQR3定位于高爾基體〔3〕。類似于PAQR家族的其他成員，PAQR3最初預(yù)測(cè)具有七次跨膜結(jié)構(gòu)域(7-TMDS)，包含位于高爾基體膜內(nèi)N末端和高爾基體膜外C末端〔1,3〕，其中第一、三、五環(huán)面向高爾基腔，第二、四、六環(huán)朝向胞質(zhì)〔4〕。Luo等〔4〕進(jìn)行的研究還發(fā)現(xiàn)，至少有4個(gè)獨(dú)立片段與PAQR3的高爾基體定位有關(guān)，包括TMDS之間的第一個(gè)及第三個(gè)環(huán)和位于N末端的膜近端10個(gè)氨基酸(氨基酸61-71)，位于C-末端的膜近端5個(gè)氨基酸(氨基酸299-303)。由于Raf-1激酶在高爾基體上的空間調(diào)控作用，PAQR3又獲得了新的名字——RKTG，而N-末端序列和第三個(gè)環(huán)對(duì)于PAQR3與Raf-1之間的相互作用都是必需的〔5〕。

1PAQR3參與的信號(hào)通路

PAQR3主要調(diào)控細(xì)胞增生的Ras/Raf/MEK/ERK信號(hào)通路，通過(guò)與該通路成員Raf的相互結(jié)合將胞質(zhì)中分布的Raf錨定在高爾基體上，削弱Raf激酶的活化，干擾了Raf與其上游的Ras以及下游的MEK蛋白的結(jié)合，從而阻礙了Ras將信號(hào)向下游分子傳遞，最終抑制ERK信號(hào)。在PAQR3敲除小鼠中ERK活性增強(qiáng)，并且在受到生長(zhǎng)因子刺激時(shí)表現(xiàn)出更強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)的ERK激活〔3,6，7〕。在HEK293T細(xì)胞中，PAQR3的過(guò)表達(dá)導(dǎo)致Raf-1的絲氨酸338明顯減少，在表皮生長(zhǎng)因子(EGF)誘導(dǎo)下ERK和P90RSK(細(xì)胞質(zhì)中ERK的基板)發(fā)生磷酸化；此外，PAQR3過(guò)表達(dá)阻滯了Ras和Raf-1刺激的ELK-1(ERK的核目標(biāo))反式激活，并強(qiáng)烈地抑制刺了PC12細(xì)胞神經(jīng)生長(zhǎng)因子(NGF)誘導(dǎo)的分化〔3〕。B-Raf是Raf激酶家族中最頻繁突變的基因，腫瘤的發(fā)展過(guò)程中PAQR3也與降低缺氧誘導(dǎo)因子(HIF)-1α的反式激活活性，負(fù)向調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)的表達(dá)，因此阻斷了自分泌VEGF信號(hào)，見(jiàn)圖1〔8〕。

PAQR3也可以通過(guò)將GPCR Gβγ亞基螯合至高爾基體調(diào)節(jié)GPCR信號(hào)，從而抑制Gβγ功能和阻斷Gβγ與下游靶蛋白的相互作用，如GRK2和AKT(圖1)〔9〕。有證據(jù)表明，腫瘤的發(fā)生和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)期間PAQR3和p53之間存在功能上的相互作用。在生理?xiàng)l件下，PAQR3的缺少，通過(guò)改善PAQR3依賴的GPCR的Gβγ亞基信號(hào)，增強(qiáng)了GPCR介導(dǎo)的AKT和其基板糖原合成酶激酶-3(GSK3β)的激活，并伴隨的p53 Ser15磷酸化增加和p53及其靶基因的積累，p21和p16。在病理生理?xiàng)l件下，PAQR3和p53的損失會(huì)導(dǎo)致EMT和腫瘤〔10〕。在最近的一項(xiàng)研究中，發(fā)現(xiàn)PAQR3通過(guò)分流磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)的P110α亞基至高爾基體和改變PI3K活性從而負(fù)向調(diào)節(jié)胰島素信號(hào)〔11〕。PAQR3與p110α的p85結(jié)合域相互作用，過(guò)表達(dá)PAQR3劑量依賴性地降低PI3K調(diào)節(jié)亞基p85α和p110α的結(jié)合，從而進(jìn)一步調(diào)節(jié)下游通路〔12〕。

圖1　PAQR3參與的信號(hào)通路

2與PAQR3相關(guān)的疾病

2.1消化系統(tǒng)腫瘤

2.1.1結(jié)直腸癌大腸癌是男性中第三個(gè)大最常見(jiàn)的癌癥，女性中排名第二，2008年新發(fā)生的病例超過(guò)1 200 000例，估計(jì)死亡的有608 700例〔13〕。雖然在一些西方國(guó)家，大腸癌的死亡率一直在下降，但在許多國(guó)家，由于資源和健康基礎(chǔ)設(shè)施有限，大腸癌的死亡率仍然在繼續(xù)增加〔14〕。王笑等〔12,15〕對(duì)PAQR3在結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的作用進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)PAQR3在人結(jié)腸直腸癌患者樣本的癌組織中表達(dá)量顯著低于癌旁組織。PAQR3敲除后的ApcMin/+小鼠生存時(shí)間縮短，小腸中腺瘤數(shù)目和負(fù)荷增加。此外，在結(jié)腸癌細(xì)胞系SW-480中，過(guò)表達(dá)PAQR3抑制細(xì)胞的增殖。相反，敲減內(nèi)源性的PAQR3促進(jìn)SW-480細(xì)胞增殖和克隆形成。首次揭示了PAQR3具有抑制結(jié)腸直腸癌發(fā)生發(fā)展的作用，這或許給結(jié)直腸癌的靶向治療帶來(lái)了新的方向和策略。

2.1.2胃癌胃癌是最常見(jiàn)的消化道惡性腫瘤之一，其發(fā)病率和死亡率高，5年生存率低〔16,17〕。胃癌的特點(diǎn)是不同的地理分布，70%以上的情況下發(fā)生在某些發(fā)展中國(guó)家和東亞，如中國(guó)，日本和韓國(guó)〔16〕。最近的一項(xiàng)研究顯示，在胃癌患者中存在五個(gè)特征性的基因改變，包括FGFR2(9%的腫瘤)，KRAS(9%)，EGFR(8%)，ErBB2(7%)和 MET(4%)〔18〕?？偟膩?lái)說(shuō)，這項(xiàng)研究顯示，受體酪氨酸激酶家族(RTK)及其下游Ras介導(dǎo)的信號(hào)通路的基因，包括胃癌發(fā)生發(fā)展中相關(guān)的主要基因發(fā)生了改變，表明某些胃癌患者可能可以通過(guò)改善RTK和/或RAS而被治愈〔18〕。而前面我們提到PAQR3主要調(diào)控控制細(xì)胞增生的Ras/Raf/MEK/ERK信號(hào)通路，通過(guò)與該通路成員Raf的相互結(jié)合將胞質(zhì)中分布的Raf錨定在高爾基體上，削弱Raf激酶的活化，干擾了Raf與其上游的Ras以及下游的MEK蛋白的結(jié)合，從而阻礙了Ras將信號(hào)向下游分子傳遞，最終使ERK信號(hào)受到抑制。Ling等〔19〕則對(duì)PAQR3與胃癌之間的關(guān)系進(jìn)行研究，對(duì)大量的胃癌患者癌及癌旁組織臨床樣本(300對(duì))研究發(fā)現(xiàn)，與癌旁組織相比，胃癌組織中PAQR3蛋白及mRNA的表達(dá)量顯著下調(diào)，且與胃癌的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。體外實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了PAQR3抑制胃癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和遷移能力〔20〕。

2.1.3肝癌Wu等〔21〕采用實(shí)時(shí)熒光定量RT-PCR、免疫印跡和免疫組化檢測(cè)了原發(fā)性肝癌中 PAQR3的表達(dá)水平，結(jié)果顯示，在大多數(shù)肝癌組織中PAQR3 mRNA和蛋白表達(dá)水平下調(diào)，而PAQR3表達(dá)低可能表明HCC患者的預(yù)后較差。臨床病理分析表明，PAQR3的表達(dá)水平與血清α甲胎蛋白(AFP)表達(dá)顯著相關(guān)，此外，體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)PAQR3抑制肝癌細(xì)胞生長(zhǎng)和集落形成。PAQR3可能是一種新的HCC預(yù)后的生物標(biāo)志物，也為肝癌的治療提供新的策略。

2.2其他腫瘤與PAQR3相關(guān)腫瘤中最早被發(fā)現(xiàn)的即是惡性黑色素瘤，F(xiàn)an等〔7〕首次發(fā)現(xiàn)當(dāng)人類惡性黑色素瘤A375細(xì)胞株過(guò)度表達(dá) B-Raf(V600E)，PAQR3將B-Raf轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基體，從而阻斷ERK信號(hào)通路，抑制了 ERK激活、細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)化，此外，表達(dá)PAQR3 的A375細(xì)胞抑制了裸鼠成瘤性，這些結(jié)果說(shuō)明，PAQR3通過(guò)拮抗B-Raf,負(fù)向調(diào)節(jié)ERK信號(hào)，在致癌基因B-Raf突變的人惡性黑色素瘤中起著抑癌作用。當(dāng)然，之后Jiang等〔10〕發(fā)現(xiàn)PAQR3缺陷小鼠皮膚腫瘤的發(fā)生率也遠(yuǎn)高于PAQR3正常的小鼠，但不同的是，他們認(rèn)為這是因?yàn)镻AQR3缺少，改善了PAQR3依賴的GPCR Gβγ亞基信號(hào)，增強(qiáng)了GPCR介導(dǎo)的AKT和其基板GSK3β的激活，這種改善伴隨的p53 Ser15磷酸化增加和p53及其靶基因的積累，p21和p16，在病理生理?xiàng)l件下，PAQR3和p53的損失會(huì)導(dǎo)致EMT和腫瘤。

自分泌VEGF信號(hào)用于維持血管的動(dòng)態(tài)平衡。失調(diào)的血管生成牽涉到許多人類癌癥的發(fā)展，特別是在富含血管的腎透明細(xì)胞癌(RCC)。同時(shí)，抗血管生成治療已成為治療人類癌癥的一種有效策略。姜曉萌和 Zhang等〔8,22〕通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)PAQR3對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移、和血管的生成起負(fù)調(diào)控作用，通過(guò)抑制絲裂原活化蛋白激酶信號(hào)，進(jìn)而抑制HIF-1α/P300復(fù)合體的形成和抑制VEGF的轉(zhuǎn)錄負(fù)調(diào)控轉(zhuǎn)錄激活HIF-1α，從而減少缺氧誘導(dǎo)的VEGF生成。臨床樣本結(jié)果分析顯示腎透明細(xì)胞癌較癌旁組織PAQR3表達(dá)水平顯著下調(diào)，并且與VEGF表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)。這些研究結(jié)果說(shuō)明，PAQR3抑制腎透明細(xì)胞癌的發(fā)生發(fā)展。

近年來(lái)，越來(lái)越多的證據(jù)表明PAQR3與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，包括膀胱癌〔23〕、喉鱗狀細(xì)胞癌〔24〕、乳腺癌病〔25〕、骨肉瘤〔26〕，且目前傾向認(rèn)為PAQR3是腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的抑制基因，這對(duì)于多種腫瘤的靶向治療提供了一個(gè)新的思路。

2.3肥胖胰島素抵抗和代謝性疾病的發(fā)病密切相關(guān)，尤其是2型糖尿病〔27〕。磷酸肌醇3-激酶(PI3K)/Akt通路是胰島素代謝行動(dòng)中心。研究發(fā)現(xiàn)，PAQR3能夠與PI3K的催化亞基p110α相互作用將p110α錨定在高基體上從而影響其活性。過(guò)表達(dá)PAQR3抑制胰島素刺激的PI3K的活性以及下游靶基因AKT和GSK3β的活化;而缺失PAQR3增加PI3K的活性和下游基因的磷酸化水平〔11,28〕。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，敲除PAQR3的小鼠能夠增加胰島素刺激的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(GLUT4)向細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運(yùn)和葡萄糖吸收，增加胰島素的敏感性。此外，PAQR3還可以通過(guò)調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，影響瘦素信號(hào)通路，從而影響肥胖〔11,28〕。

3展望

近年來(lái)，PAQR3成了研究熱點(diǎn)，因?yàn)樗粌H與多種腫瘤發(fā)生發(fā)展之間存在聯(lián)系，還與糖尿病引起的肥胖相關(guān)〔11,28〕，那么PAQR3到底參與了哪些信號(hào)通路調(diào)節(jié)了這些病理生理過(guò)程？位于高爾基體膜上的七次跨膜蛋白PAQR3主要通過(guò)捕獲Raf激酶調(diào)控Ras/Raf/MEK/ERK信號(hào)通路，當(dāng)然，它也可以通過(guò)將GPCR Gβγ亞基螯合至高爾基體調(diào)節(jié)GPCR信號(hào)，從而負(fù)調(diào)節(jié)Gβγ功能和阻斷Gβγ與下游靶蛋白的相互作用及與PI3K的催化亞基p110α相互作用將p110α錨定在高基體上從而影響其活性，但是PAQR3是否還參與其他的通路還不是很清楚。目前大量腫瘤研究都顯示PAQR3是一個(gè)抑癌基因，該基因是否能成為腫瘤治療的靶點(diǎn)，仍需要未來(lái)進(jìn)一步的研究。

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〔2016-01-27修回〕

(編輯李相軍)

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.81360074)

通訊作者：張吉翔(1950-)，男，教授，主要從事消化系統(tǒng)方面的研究。

〔中圖分類號(hào)〕R-1

〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A

〔文章編號(hào)〕1005-9202(2016)11-2784-03；

doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.11.105

第一作者：吳水梅(1989-)，女，碩士，主要從事消化系統(tǒng)方面的研究。